KR20230150294A

KR20230150294A - 가공 시스템 및 가공물의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230150294A
Application number: KR1020237029032A
Authority: KR
Inventors: 마사키 운텐; 히로아키 데라이; 세니치 스미
Original assignee: 스미또모 덴꼬 쇼오께쯔 고오낑 가부시끼가이샤
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2023-10-30
Also published as: WO2022186321A1; JPWO2022186321A1; CN116940440A; DE112022001355T5; JP7276699B2; US20240134338A1

Abstract

워크피스를 가공하는 공구와, 상기 공구 또는 상기 워크피스를 회전시키는 모터와, 상기 모터를 제어하는 제어기와, 상기 모터의 부하 전류를 취득하는 측정기를 구비하고, 상기 제어기는, 마할라노비스 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고, 상기 마할라노비스 거리는, 상기 워크피스에 있어서의 특정한 가공 범위에서 상기 측정기로 취득된 상기 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용하여 구한 값이고, 상기 부하 전류에 기초한 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 상기 부하 전류의 측정값을 포함하는, 가공 시스템.

Description

가공 시스템 및 가공물의 제조 방법

본 개시는 가공 시스템 및 가공물의 제조 방법에 관한 것이다.

본 출원은 2021년 03월 03일자의 일본국 출원의 특원 2021-033931에 기초한 우선권을 주장하며, 상기 일본국 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.

특허문헌 1은 소결 부품을 기계 가공하는 것을 개시하고 있다. 기계 가공에는, 절삭 공구나 연삭 공구가 이용되고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개 특허 제2006-336078호 공보

본 개시의 가공 시스템은,

워크피스를 가공하는 공구와,

상기 공구 또는 상기 워크피스를 회전시키는 모터와,

상기 모터를 제어하는 제어기와,

상기 모터의 부하 전류를 취득하는 측정기를 구비하고,

상기 제어기는, 마할라노비스(Mahalanobis) 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고,

상기 마할라노비스 거리는, 상기 워크피스에 있어서의 특정한 가공 범위에서 상기 측정기로 취득된 상기 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용하여 구한 값이고,

상기 부하 전류에 기초한 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 상기 부하 전류의 측정값을 포함한다.

본 개시의 가공물의 제조 방법은,

공구 또는 워크피스를 모터로 회전시키고, 또한 상기 모터의 부하 전류를 측정기로 측정하면서, 상기 공구로 상기 워크피스를 가공하는 공정을 포함하고,

상기 가공하는 공정은, 마할라노비스 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고,

도 1은 실시형태의 가공 시스템을 나타내는 설명도이다.
도 2는 실시형태의 가공 시스템에 구비되는 공구와 공구로 가공되는 워크피스를 나타내는 설명도이다.
도 3은 실시형태의 가공 시스템에 의해 취득한 모터의 부하 전류의 파형의 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시형태의 가공 시스템에 의해 취득한 모터의 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼의 파형의 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시형태의 가공 시스템에 있어서의 제어기의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 변형예 1의 가공 시스템에 구비되는 공구와 공구로 가공되는 워크피스를 나타내는 설명도이다.
도 7은 변형예 2의 가공 시스템을 나타내는 설명도이다.

[본 개시가 해결하고자 하는 과제]

공구는, 워크피스를 가공하는 과정에서 손상되는 경우가 있다. 공구가 손상되면, 다음 워크피스에 소정의 가공을 실시할 수 없게 되어, 공구에 의해 소정의 가공이 실시되지 않은 불량품이 생산된다.

본 개시는, 불량품의 생산을 억제할 수 있는 가공 시스템 및 가공물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

[본 개시의 효과]

본 개시의 가공 시스템 및 본 개시의 가공물의 제조 방법은, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

[본 개시의 실시형태의 설명]

먼저 본 개시의 실시형태의 내용을 열기하여 설명한다.

(1) 본 개시의 일양태의 가공 시스템은,

워크피스를 가공하는 공구와,

상기 공구 또는 상기 워크피스를 회전시키는 모터와,

상기 모터를 제어하는 제어기와,

상기 모터의 부하 전류를 취득하는 측정기를 구비하고,

상기 제어기는, 마할라노비스 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고,

상기 부하 전류에 기초하는 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 상기 부하 전류의 측정값을 포함한다.

상기 가공 시스템은, 공구에 의해 소정의 가공이 실시되지 않은 불량품의 생산을 억제할 수 있다. 상기 가공 시스템은, 마할라노비스 거리가 임계값 초과인 경우, 즉시 모터의 회전수를 바꿀 수 있다. 본 명세서에 있어서, 마할라노비스 거리를 MD값이라고 하는 경우가 있다. MD값이 임계값 초과인 경우란, 자세하게는 후술하는 바와 같이, 불량품이 생산된 경우를 말한다. 즉, 상기 가공 시스템은, 불량품이 생산되었다면, 즉시 모터의 회전수를 바꿀 수 있다.

(2) 상기 가공 시스템에 있어서,

상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터는,

상기 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값과,

상기 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값과,

상기 피크의 진폭의 무게 중심과,

상기 푸리에 스펙트럼의 특정한 주파수 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심을 포함하고 있어도 좋다.

상기 형태는, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

(3) 상기 가공 시스템에 있어서,

상기 부하 전류의 측정값은,

상기 부하 전류의 최대값과,

상기 부하 전류의 실효값을 포함하고 있어도 좋다.

상기 형태는, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

(4) 상기 가공 시스템에 있어서,

상기 부하 전류에 기초한 파라미터의 수는, 제1 파라미터 내지 제7 파라미터의 7개이고,

상기 제1 파라미터 내지 상기 제5 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터이고,

상기 제6 파라미터 및 상기 제7 파라미터는, 상기 부하 전류의 측정값이어도 좋다.

상기 형태는, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

(5) 상기 (4)의 가공 시스템에 있어서,

상기 제1 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값이고,

상기 제2 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값이고,

상기 제3 파라미터는, 상기 피크의 진폭의 무게 중심이고,

상기 제4 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 28 ㎐ 이상 30 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이고,

상기 제5 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 31 ㎐ 이상 33 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이고,

상기 제6 파라미터는, 상기 부하 전류의 최대값이고,

상기 제7 파라미터는, 상기 부하 전류의 실효값이어도 좋다.

상기 형태는, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

(6) 상기 가공 시스템에 있어서,

상기 특정한 가공 범위는, 상기 공구에 의한 가공 조건이 변화하는 개소를 포함하는 범위여도 좋다.

하나의 워크피스의 가공 과정에 있어서, 공구에 의한 가공 조건이 변화하는 개소에서는, 측정기로 취득되는 부하 전류에 특이한 변화가 생긴다. 이 특이한 변화에 착안함으로써, MD값이 임계값 초과인지의 여부를 판정하기 쉽다. 따라서, 특이한 변화에 착안함으로써, 불량품이 생산된 것을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 공구에 의한 가공 조건이 변화하는 개소에 대해서는, 후술한다.

(7) 상기 가공 시스템에 있어서,

상기 가공 시스템은, 다축 선반을 갖고,

상기 공구는, 상기 다축 선반에 구비되는 선삭 공구여도 좋다.

다축 선반에서는, 복수의 워크피스가 실질적으로 동시에 가공되기 때문에, 다른 워크피스의 가공에 따른 진동이 외란으로서 진동계에 전파된다. 그 때문에, 진동에 기초한 MD값으로는, 불량품의 생산의 유무를 적절하게 판별할 수 없는 경우가 있다. 이에 대하여, 워크피스마다의 가공에 따른 모터의 부하 전류는, 각각 다른 측정기로부터 취득된다. 또한, 진동과는 다르게 모터마다의 부하 전류는 서로 영향을 받지 않는다. 그 때문에, 상기 가공 시스템은, 부하 전류에 기초한 제1 파라미터 내지 제7 파라미터를 이용하여 구한 MD값을 불량품의 생산의 유무의 판정에 이용하기 때문에, 다축 선반이어도 불량품의 생산의 유무를 적절하게 판별할 수 있다.

(8) 본 개시의 가공물의 제조 방법은,

상기 가공물의 제조 방법은, 불량품의 생산을 억제할 수 있다. 상기 가공물의 제조 방법은, 전술한 가공 시스템과 동일하게, 불량품이 생산된 경우, 즉시 모터의 회전수를 바꿀 수 있기 때문이다.

《본 개시의 실시형태의 상세》

본 개시의 실시형태의 상세를, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 도면 중의 동일 부호는 동일 명칭물을 나타낸다.

《실시형태》

〔가공 시스템〕

도 1 내지 도 5를 참조하여, 실시형태의 가공 시스템(1)을 설명한다. 본 실시형태의 가공 시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 공구(2)와, 모터(3)와, 측정기(4)와, 제어기(5)를 구비한다. 공구(2)는, 워크피스(10)를 가공한다. 모터(3)는, 공구(2) 또는 워크피스(10)를 회전시킨다. 측정기(4)는, 모터(3)의 부하 전류를 취득한다. 제어기(5)는, 모터(3)를 제어한다. 본 실시형태의 가공 시스템(1)의 특징의 하나는, 현재 가공 중인 워크피스(10)의 MD값이 임계값 초과인 경우, 제어기(5)가 모터(3)의 회전수를 바꾸는 점에 있다. 본 실시형태의 가공 시스템(1)은, 복수의 워크피스(10)를 순서대로 가공한다. 즉, 본 실시형태의 가공 시스템(1)은, 복수의 워크피스(10)의 각각을 하나하나 순서대로 가공한다.

[워크피스]

워크피스(10)는, 공구(2)에 의해 가공되는 가공 대상이다. 도 1의 워크피스(10)는, 간략화하여 나타내고 있다. 워크피스(10)의 재질, 종류, 및 형상은, 특별히 한정되지 않고, 적절하게 선택할 수 있다. 워크피스(10)의 재질은, 대표적으로는, 금속, 수지, 또는 세라믹스이다. 금속의 일례는, 순철, 철합금, 또는 비철금속이다. 비철금속의 일례는, 동, 동합금, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금이다. 워크피스(10)의 종류는, 예컨대, 압분 성형체, 소결체, 용제재, 또는 수지 성형체이다. 압분 성형체는, 원료 분말을 가압 성형한 것이다. 소결체는, 압분 성형체를 소결한 것이다. 용제재는, 원료 용탕을 응고시킨 것이다. 수지 성형체는, 녹인 수지를 굳힌 것이다. 워크피스(10)의 형상은, 예컨대, 단일의 판형체 또는 기둥형체와 같은 단순 형상이어도 좋고, 판형체 및 주상체를 복수 조합한 것과 같은 복잡 형상이어도 좋다.

본 실시형태의 워크피스(10)는, 금속제의 소결체이다. 본 실시형태의 워크피스(10)는, 오목부(10a)를 갖는다. 오목부(10a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 벽면(11)과 저면(12)과 코너부(13)로 구성되어 있다. 코너부(13)는, 벽면(11)과 저면(12)을 잇고 있다. 본 실시형태에서는, 오목부(10a) 내의 벽면(11) 및 저면(12)을 공구(2)로 마무리 가공한다. 본 실시형태와는 다르게, 오목부(10a) 내는 조가공되어도 좋다.

[공구]

공구(2)는, 워크피스(10)를 가공한다. 공구(2)의 종류는, 가공의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 가공의 종류는, 예컨대, 선삭 가공나 전삭 가공이다. 선삭 가공의 경우, 공구(2)의 종류는 선삭 공구이다. 선삭 공구는, 예컨대, 바이트이다. 전삭 가공의 경우, 공구(2)의 종류는 회전 공구이다. 회전 공구는, 예컨대, 드릴, 리머, 탭, 엔드밀, 사이드 커터, T 슬롯 커터, 호브 커터이다.

공구(2)는, 공작 기계에 부착된다. 공작 기계는, 선삭 가공의 경우, 예컨대, 다축 선반이다. 다축 선반은, 예컨대, 평행 2축 선반 또는 대향 2축 선반이다. 전삭 가공의 경우, 공작 기계는, 예컨대, 머시닝 센터이다. 공작 기계는, 선삭 가공과 전삭 가공의 양방을 행할 수 있는 복합 가공기여도 좋다. 다축 선반이나 머시닝 센터에는, 공지의 다축 선반이나 머시닝 센터를 이용할 수 있다.

본 실시형태의 공작 기계는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 평행 2축 선반이다. 평행 2축 선반은, 제1 주축(101)과 제2 주축(102)이 평행한 선반이다. 평행 2축 선반은, 제1 주축(101) 및 제2 주축(102)과, 제1 척(111) 및 제2 척(112)과, 제1 공구대 및 제2 공구대와, 이송기를 구비한다. 제1 공구대 및 제2 공구대와 이송기의 도시는, 생략한다.

제1 주축(101)의 선단에는, 제1 척(111)이 부착되어 있다. 제2 주축(102)의 선단에는, 제2 척(112)이 부착되어 있다. 제1 척(111) 및 제2 척(112)은, 워크피스(10)를 유지한다. 제1 공구대는, 제1 공구(21)가 부착되어 있다. 제2 공구대는, 제2 공구(22)가 부착되어 있다. 제1 공구(21)는, 제1 척(111)에 유지된 워크피스(10)를 가공한다. 제2 공구(22)는, 제2 척(112)에 유지된 워크피스(10)를 가공한다. 제1 공구(21)와 제2 공구(22)는, 전술한 바와 같이 가공의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 제1 공구(21)와 제2 공구(22)는, 동일하여도 달라도 좋다. 본 실시형태에서는, 제1 공구(21) 및 제2 공구(22)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 서로 동일한 날끝 교환형의 바이트이다. 제1 공구(21) 및 제2 공구(22)는, 다른 워크피스(10)의 서로 대응하는 범위에 동일한 가공 조건에서 마무리 가공한다. 제1 주축(101)과 제2 주축(102), 제1 척(111)과 제2 척(112), 제1 공구대와 제2 공구대는, 서로 동일한 구성이다. 이하의 설명은, 대표하여, 제1 주축(101)과 제1 척(111)과 제1 공구대에 대해서 행한다.

제1 주축(101)은, 후술하는 제1 모터(31)에 의해 회전한다. 제1 주축(101)이 회전함으로써, 제1 척(111)에 유지되어 있는 워크피스(10)가 회전한다. 제1 주축(101)은, 도시를 생략하는 구동 기구에 의해, 도 1에 상하 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이 전진 및 후퇴한다. 이 구동 기구에 의해, 제1 주축(101)은, 또한 도 1에 좌우 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이 수평 이동하여도 좋다. 제1 공구대는, 도시를 생략하고 있는 구동 기구에 의해, 도 1에 상하 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이 전진 및 후퇴한다. 이 구동 기구에 의해, 제1 공구대는, 또한 도 1에 좌우 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이 수평 이동하여도 좋다. 전진이란, 워크피스(10)와 공구(2)를 근접시키는 것을 말한다. 후퇴란, 워크피스(10)와 공구(2)를 멀리하는 것을 말한다. 수평 이동이란, 전진 방향 및 후퇴 방향과는 직교하는 방향으로 이동하는 것을 말한다.

이송기는, 워크피스(10)를 평행 2축 선반의 외부로부터 제1 척(111) 및 제2 척(112)의 각각에의 이송과, 제1 척(111) 및 제2 척(112)의 각각으로부터 평행 2축 선반의 외부에의 이송을 행한다. 이송기의 수는, 복수여도 좋다. 이송기의 수는, 예컨대, 제1 이송기와 제2 이송기의 2개여도 좋다. 제1 이송기는, 워크피스(10)를 평행 2축 선반의 외부로부터 제1 척(111)에의 이송과, 제1 척(111)으로부터 평행 2축 선반의 외부에의 이송을 행한다. 제2 이송기는, 워크피스(10)를 평행 2축 선반의 외부로부터 제2 척(112)에의 이송과, 제2 척(112)으로부터 평행 2축 선반의 외부에의 이송을 행한다.

제1 공구(21)에 의한 워크피스(10)의 가공의 흐름은, 다음과 같다. 워크피스(10)는, 이송기에 의해 평행 2축 선반의 외부로부터 제1 척(111)에 이송되어 유지된다. 제1 척(111)에 워크피스(10)가 유지되면, 제1 주축(101)이 모터(3)에 의해 회전한다. 이 회전에 의해, 제1 척(111)에 유지된 워크피스(10)는 회전한다. 회전하는 워크피스(10)와 제1 공구(21)가 근접하고, 그 워크피스(10)의 오목부(10a)가 제1 공구(21)에 의해 가공된다. 제1 공구(21)에 의해 가공된 워크피스(10)는, 이송기에 의해 제1 척(111)으로부터 제거된다. 제거된 워크피스(10)는, 이송기에 의해 평행 2축 선반의 외부에 이송된다. 제2 공구(22)에 의한 워크피스(10)의 가공의 흐름은, 전술한 제1 공구(21)에 의한 워크피스(10)의 가공의 흐름과 동일하다. 제1 척(111)에 유지된 워크피스(10)의 가공과 제2 척(112)에 유지된 워크피스(10)의 가공이, 실질적으로 동시에 행해진다. 제1 공구(21)에 의한 워크피스(10)의 가공 및 제2 공구(22)에 의한 워크피스(10)의 가공의 각각이 반복된다. 따라서, 제1 공구(21) 및 제2 공구(22)의 각각으로 복수의 워크피스(10)가 순차 가공된다.

[모터]

모터(3)는, 워크피스(10) 또는 공구(2)를 회전시키는 주축 모터이다. 본 실시형태와 같이 선삭 가공의 경우, 전술한 바와 같이 모터(3)는, 주축(100)을 회전시킴으로써 척(110)을 통해 워크피스(10)를 회전시킨다. 본 실시형태와 같이 공작 기계가 평행 2축 선반인 경우, 모터(3)의 수는, 제1 모터(31)와 제2 모터(32)의 2개이다. 제1 모터(31)는, 제1 주축(101)을 회전시킨다. 제2 모터(32)는, 제2 주축(102)을 회전시킨다. 도 1에 있어서, 제1 모터(31)와 제1 주축(101)을 잇는 2점 쇄선, 및 제2 모터(32)와 제2 주축(102)을 잇는 2점 쇄선은, 각 모터(3)에 의해 회전되는 각 주축(100)의 회전축을 가상적으로 나타내고 있다. 이 회전축을 중심으로 워크피스(10)가 자전한다. 본 실시형태와는 다르게, 전삭 가공의 경우, 모터(3)는 공구(2)를 자전시킨다.

[측정기]

측정기(4)는, 모터(3)의 부하 전류를 취득한다. 측정기(4)는, 예컨대, 전류 센서이다. 본 실시형태와 같이 공작 기계가 평행 2축 선반인 경우, 측정기(4)의 수는, 제1 측정기(41)와 제2 측정기(42)의 2개이다. 제1 측정기(41)는, 제1 모터(31)의 부하 전류를 취득한다. 제2 측정기(42)는, 제2 모터(32)의 부하 전류를 취득한다. 즉, 제1 측정기(41)와 제2 측정기(42)로 측정되는 부하 전류는, 서로 영향을 받지 않고 독립되어 있다.

[제어기]

제어기(5)는, 모터(3)를 제어한다. 제어기(5)는, 모터(3)의 회전수를 바꾼다. 모터(3)의 회전수는, 워크피스(10)의 가공에 앞서, 가공 조건에 따른 회전수로 설정된다. 모터(3)의 회전수의 변경은, 대표적으로는, 현재 가공 중인 워크피스(10)의 MD값이 임계값 초과인지의 여부에 기초하여 행해진다. 현재 가공 중인 워크피스(10)의 MD값은 후술한다. 본 실시형태와 같이 공작 기계가 평행 2축 선반인 경우, 제어기(5)는, 제1 모터(31)와 제2 모터(32)를 개개로 제어한다. 여기서는, 제1 공구(21)와 제2 공구(22)는, 다른 워크피스(10)의 서로 대응하는 범위에 동일한 가공 조건에서 마무리 가공한다. 즉, 제어기(5)에 의한 제1 모터(31)의 제어와 제어기(5)에 의한 제2 모터(32)의 제어는, 기본적인 제어 순서가 공통한다. 따라서, 이하의 설명은, 대표하여 제어기(5)가 제1 모터(31)를 제어하는 경우에 대해서 행한다. 제어기(5)는, 또한, 제1 주축(101)의 상기 구동 기구, 제2 주축(102)의 상기 구동 기구, 제1 공구대의 상기 구동 기구, 제2 공구대의 상기 구동 기구, 및 이송기의 동작을 제어한다.

제어기(5)는, 대표적으로는, 컴퓨터에 의해 구성된다. 컴퓨터는, 예컨대 프로세서와 메모리를 구비한다. 메모리에는, 후술하는 제어 순서를 프로세서에 실행시키기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 프로세서는, 메모리에 저장된 프로그램을 읽어내어 실행한다. 프로그램은, 연산부(52)의 연산 결과가 임계값 초과를 만족시키는지의 여부를 판정하는 처리, 판정에 기초하여 모터(3)의 회전수를 바꾸는 처리에 관한 프로그램 코드를 포함한다. 제어기(5)는, 기억부(51)와 연산부(52)를 갖는다.

(기억부)

기억부(51)는, 임계값을 기억한다. 임계값은, 예컨대, 다음과 같이 하여 미리 설정한 값이다.

손상되지 않은 정상인 공구(2)로 워크피스(10)를 가공하여 복수의 양품을 제작한다. 양품의 수는 많을수록 임계값의 신뢰성이 높아지기 쉽다. 양품의 수는, 가공물의 종류에 따르지만, 예컨대, 500개 이상, 더욱 650개 이상, 특히 800개 이상이어도 좋다. 각 양품의 제작 시에 모터(3)의 부하 전류를 취득해 둔다.

MT(마할라노비스·다구찌)법에 있어서의 단위 공간을 작성한다. 단위 공간의 작성에는, 복수의 양품의 제작 시에 취득한 모터(3)의 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용한다. 파라미터는, MT법에서는, 감시 대상 또는 특징량이라고 불리는 것도 있다. 이 부하 전류는, 워크피스(10)의 특정한 가공 범위를 가공 중에 취득된 것을 이용한다.

상기 특정한 가공 범위는, 워크피스(10)에 있어서, 제1 공구(21)에 의해 연속적으로 가공되는 소정의 범위이다. 예컨대, 도 2에 나타내는 오목부(10a)를 갖는 워크피스(10)에서는, 제1 공구(21)의 날부는, 벽면(11)에만 작용하는 경우, 저면(12)에만 작용하는 경우, 및 벽면(11) 및 저면(12)의 쌍방에 동시에 작용하는 경우가 있다. 벽면(11) 및 저면(12)의 쌍방에 동시에 공구(2)의 날부가 작용하는 것은, 벽면(11)과 저면(12)으로 구성되는 코너부(13)를 가공하기 때문이다. 상기 특정한 가공 범위는, 벽면(11)을 구성하는 범위, 저면(12)을 구성하는 범위, 또는 코너부(13)를 구성하는 범위 등이어도 좋다.

상기 특정한 가공 범위는, 제1 공구(21)에 의한 가공 조건이 변화하는 개소를 포함하는 범위여도 좋다. 공구(2)에 의한 가공 조건이란, 예컨대, 제1 공구(21)의 날부의 이송량, 절입량, 제1 공구(21) 또는 워크피스(10)의 회전수, 이송 방향, 가공 시간이다. 예컨대, 오목부(10a)를 갖는 워크피스(10)에서는, 상기 특정한 가공 범위는, 코너부(13)를 구성하는 범위이다. 코너부(13)를 구성하는 범위란, 코너부(13)와 코너부(13)의 근방을 포함하는 범위이다. 근방이란, 벽면(11)과 저면(12)의 양방을 포함한다. 코너부(13)를 가공하는 경우, 제1 공구(21)의 날부는, 벽면(11)으로부터 저면(12)을 향하여 이송 방향이 변화한다. 이와 같이 이송 방향이 변화하면, 제1 공구(21)의 날부에 있어서의 워크피스(10)와의 접촉 개소가 변화한다. 구체적으로는, 코너부(13)를 가공하는 경우, 제1 공구(21)의 날부는, 벽면(11) 및 저면(12)의 쌍방에 동시에 작용한다. 코너부(13)를 구성하는 범위에서는, 제1 공구(21)의 가공 저항이 증가한다. 벽면(11), 코너부(13), 및 저면(12)을 순서대로 가공하였을 때에 측정기(4)로 취득된 모터(3)의 부하 전류의 파형을 나타내는 그래프를 도 3에 나타내고 있다. 이 그래프의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 부하 전류를 나타낸다. 벽면(11)을 가공하는 영역을 나타내는 굵은 화살표와 저면(12)을 가공하는 영역을 나타내는 굵은 화살표가 횡축을 따라 붙어 있다. 양 굵은 화살표는 부분적으로 중첩되어 있다. 양 굵은 화살표가 중첩되는 영역에는, 코너부(13)를 가공하는 영역을 나타내는 얇은 화살표가 붙어 있다. 이 그래프의 종축의 +(플러스)는 양을 나타내고, -(마이너스)는 음을 나타낸다. 코너부(13)를 가공하는 제1 공구(21)의 가공 저항이 증가함으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이, 코너부(13)에서의 부하 전류는, 벽면(11) 및 저면(12)에서의 부하 전류에 비교하여 커지는 것 같은 파형을 갖는다.

부하 전류에 기초한 파라미터는, 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 부하 전류의 측정값을 포함한다. 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터는, 예컨대 가공의 종류 및 가공 조건에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터가, 예컨대, 푸리에 스펙트럼이 있는 주파수 대역에 착안한 파라미터인 경우, 그 주파수 대역은 모터(3)의 회전 속도에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터는, 예컨대, 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값과, 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값과, 그 피크의 진폭의 무게 중심과, 상기 푸리에 스펙트럼의 특정한 주파수 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심을 포함한다. 푸리에 변환한 값의 실효값이란, 푸리에 변환한 값의 제곱 평균 평방근이다. 푸리에 스펙트럼의 피크란 최대의 진폭값을 포함하는 산형의 곡선의 전체를 말한다. 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값이란, 상기 곡선에 있어서의 최대의 진폭값이다. 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이란, 상기 곡선의 하부의 무게 중심의 진폭값이다. 특정한 주파수 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이란, 특정한 주파수 범위의 곡선의 하부의 무게 중심의 진폭값이다.

부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼의 파형을 나타내는 그래프를 도 4에 나타내고 있다. 도 4의 푸리에 스펙트럼의 그래프는, 도 3의 부하 전류를 푸리에 변환한 그래프이다. 도 4의 그래프의 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 진폭을 나타낸다. 도 4의 그래프에 있어서의 피크란, 변곡점(x1)으로부터 변곡점(x2)까지의 범위의 산형의 곡선의 전체를 말한다. 도 4에 있어서, 피크의 진폭값은 변곡점(x1)으로부터 변곡점(x2)까지의 범위의 진폭값의 최대값인 진폭값(y1)이다. 도 4에 있어서, 피크의 진폭의 무게 중심은, 변곡점(x1)으로부터 변곡점(x2)의 범위에 있어서의 곡선의 하부의 무게 중심의 진폭값(g1)이다. 즉, 피크의 진폭의 무게 중심은, 횡축과 변곡점(x1)으로부터 종축을 따른 직선과 변곡점(x2)으로부터 종축을 따른 직선과 변곡점(x1)으로부터 변곡점(x2)의 범위에 있어서의 곡선으로 둘러싸이는 면적의 무게 중심의 진폭값(g1)이다. 도 4에 있어서, 예컨대 특정한 주파수 범위가 x3 이상 x4 이하의 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심은, x3 이상 x4 이하의 범위에 있어서의 곡선의 하부의 무게 중심의 진폭값(g2)이다. 즉, x3 이상 x4 이하의 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심은, 횡축과 변곡점(x1)으로부터 종축을 따른 직선과 변곡점(x2)으로부터 종축을 따른 직선과 x3 이상 x4 이하의 범위에 있어서의 곡선으로 둘러싸이는 면적의 무게 중심의 진폭값(g2)이다.

부하 전류의 측정값은, 예컨대, 부하 전류의 최대값과 부하 전류의 실효값을 포함한다. 부하 전류의 최대값이란, 부하 전류의 절대값이 가장 큰 값이다. 부하 전류의 실효값이란, 상기 최대값을 2의 평방근으로 나눈 값이다. 도 3에 있어서, 부하 전류의 최대값은 전류값(a1)이다. 도 3에 있어서, 부하 전류의 실효값은 전류값(a2)이다.

파라미터의 수는, 검지 정밀도의 고저, 구체적으로는 후술하는 카이 제곱 분포의 확률에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 본 실시형태에서는, 파라미터의 수는, 제1 파라미터 내지 제7 파라미터의 7개이다. 제1 파라미터 내지 제5 파라미터는, 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터이다. 제6 파라미터 및 제7 파라미터는, 부하 전류의 측정값이다.

구체적으로는, 제1 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값이다. 제2 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭이다. 제3 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다. 제4 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 28 ㎐ 이상 30 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다. 제5 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 31 ㎐ 이상 33 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다. 제6 파라미터는, 부하 전류의 최대값이다. 제7 파라미터는, 부하 전류의 실효값이다. 상기 푸리에 변환은, 고속 푸리에 변환을 이용할 수 있다. 고속 푸리에 변환은, 이산 푸리에 변환을 고속으로 계산하는 알고리즘이다. 즉, 고속 푸리에 변환은, 계산 시간이 짧다.

작성한 단위 공간을 이용하여 각 양품의 MD값을 구한다. 그리고, 양품의 MD값의 카이 제곱 분포의 평방근을 구한다. MD값의 제곱은 카이 제곱 분포에 따르기 때문이다. 카이 제곱 분포의 확률은, 예컨대, 1개월당의 가공물의 생산수에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 이 확률은, 1개월당의 가공물의 생산수가 N개인 경우, 예컨대, {1-(1/N)} 초과이다. 확률은, 예컨대, {1-(1/1.5N)} 이상, 더욱 {1-(1/2N)} 이상, 특히 {1-(1/2.5N)} 이상이다. 이 확률은, 예컨대, {1-(1/1000000)}, 즉 0.999999로 한다. 카이 제곱 분포의 자유도는, 「n-1」로 한다. n은, 파라미터의 수이다. 본 실시형태에 있어서의 파라미터의 수는 7개이기 때문에, 자유도는 6이다. 확률이 0.999999이고, 자유도가 6인 경우, 카이 제곱 분포의 평방근은 6.2이다. 이 값은, 소수점 둘째자리를 반올림한 값이다. 구한 카이 제곱 분포의 평방근의 값을 임계값으로 한다. 이 경우, 통계학상, 양품의 MD값의 99.9999%는, 임계값 이하인 것을 의미한다. 즉, MD값이 임계값 초과인 경우, 그 MD값을 갖는 가공물은 불량품인 것을 알 수 있다.

(연산부)

연산부(52)는, 현재 가공 중인 워크피스(10)의 MD값을 연산한다. 이 MD값은, 현재 가공 중인 워크피스(10)에 있어서의 특정한 가공 범위를 가공 중에 제1 측정기(41)로 취득된 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용하여 구한 값이다. 특정한 가공 범위는, 전술과 같다. 전술한 바와 같이 제1 공구(21)에 의한 가공 조건이 변화하는 개소에서는, 제1 측정기(41)로 취득되는 부하 전류에 특이한 변화가 생긴다. 그 특이한 변화에 착안함으로써, MD값이 임계값 초과인지의 여부를 판정하기 쉽다. 부하 전류에 기초한 파라미터는, 전술한 임계값을 설정할 때에 이용한 파라미터와 동일하다. 즉, 부하 전류에 기초한 파라미터는, 전술한 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 부하 전류의 측정값을 포함한다. 본 실시형태에서는, MD값은, 전술한 제1 파라미터 내지 제7 파라미터를 이용하여 구한 값이다. MD값을 연산할 때의 푸리에 변환은, 고속 푸리에 변환을 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 고속 푸리에 변환은, 계산 시간이 짧다. 그 때문에, 워크피스(10)의 가공 중에 거의 리얼 타임으로 양품이 생산되는지 불량품이 생산되는지를 판정할 수 있다. 연산 결과는, 기억부(51)에 기억되어도 좋다.

제어기(5)는, 연산된 MD값이 임계값 초과인 경우, 제1 모터(31)의 회전수를 제로로 한다. 제1 모터(31)의 회전수가 제로가 되면, 본 실시형태에서는 워크피스(10)의 회전이 정지한다. 연산된 MD값이 임계값 초과인 경우, 불량품이 생산되어 있다. 즉, 손상된 제1 공구(21)로 워크피스(10)가 가공되어 있다. 제어기(5)가 제1 모터(31)의 회전수를 제로로 함으로써, 워크피스(10)의 회전이 정지된다. 그 때문에, 회전이 정지된 이후, 손상된 제1 공구(21)에 의해 워크피스(10)가 가공되지 않는다. 따라서, 소정의 가공이 실시되지 않은 불량품이 계속해서 생산되는 것이 방지된다.

제어기(5)는, 연산된 MD값이 임계값 이하인 경우, 제1 모터(31)의 회전수를 바꾸지 않는다. 그 경우, 다음 워크피스(10)는, 그 직전의 워크피스(10)와 동일한 회전수로 제1 모터(31)가 회전한 상태에서, 그 직전의 워크피스(10)를 가공한 제1 공구(21)에 의해 가공된다.

[제어 순서]

도 5를 참조하여, 제어기(5)에 의한 제어 순서를 설명한다.

모터(3)에 의해 워크피스(10)가 회전하고, 제1 공구(21)에 의해 워크피스(10)가 가공된다.

단계 S1에서는, 제1 측정기(41)가 제1 모터(31)의 부하 전류를 취득한다.

단계 S2에서는, 연산부(52)가 현재 가공 중인 워크피스(10)의 MD값을 연산한다. 이 MD값은, 취득된 부하 전류에 기초한 제1 파라미터 내지 제7 파라미터를 이용하여 구한다. 여기서는, 현재 가공 중인 워크피스(10)의 특정한 가공 범위를 가공 중에 취득한 부하 전류를 이용한다. 특정한 가공 범위란, 본 실시형태에서는 전술한 공구(2)에 의한 가공 조건이 변화하는 개소를 포함하는 범위, 즉 코너부(13)를 구성하는 범위이다.

단계 S3에서는, 연산된 MD값이 임계값 초과를 만족시키는지의 여부를 판정한다. 본 실시형태에서는, MD값을 연산할 때의 푸리에 변환은, 고속 푸리에 변환이다.

단계 S3가 임계값 초과를 만족시키는 경우, 단계 S4에서는, 제어기(5)가 제1 모터(31)의 회전수를 제로로 한다. 그리고, 제어가 종료한다. 단계 S3이 임계값 초과를 만족시키는 경우란, 불량품이 생산된 경우를 말한다. 즉, 임계값 초과를 만족시키는 경우란, 손상된 제1 공구(21)에 의해 워크피스(10)가 가공된 경우를 말한다.

단계 S3의 판정이 부정인 경우, 제어기(5)는 제1 모터(31)의 회전수를 바꾸지 않는다. 단계 S3의 판정이 부정인 경우란, 양품이 생산된 경우이다. 즉, 손상되지 않은 정상인 제1 공구(21)에 의해 워크피스(10)가 가공된 경우를 말한다. 그 때문에, 다음 워크피스는, 그 직전의 워크피스(10)와 동일한 제1 모터(31)의 회전수로, 직전의 워크피스(10)를 가공한 제1 공구(21)에 의해 가공이 행해진다. 그리고, MD값이 임계값 초과라고 판정될 때까지, 다음 워크피스(10)의 가공과, 단계 S1 내지 단계 S3이 반복된다.

본 실시형태의 가공 시스템(1)은, MD값이 임계값 초과인 경우, 즉 불량품이 생산된 경우, 즉시 모터(3)의 회전수를 제로로 할 수 있기 때문에, 불량품의 생산을 억제할 수 있다. 특히, 본 실시형태의 가공 시스템(1)은, 모터(3)의 부하 전류에 기초한 제1 파라미터 내지 제7 파라미터를 이용하여 연산된 MD값을 불량품의 생산의 유무의 판정에 이용하기 때문에, 다축 선반이어도 불량품의 생산의 유무를 적절하게 판별할 수 있다.

〔가공물의 제조 방법〕

실시형태의 가공물의 제조 방법은, 복수의 워크피스를 공구로 순서대로 가공한다. 본 실시형태의 가공은, 마무리 가공이다. 본 실시형태와는 다르게, 가공은 조가공이어도 좋다. 이하, 가공하는 공정을 상세하게 설명한다.

[가공하는 공정]

가공하는 공정은, 공구 또는 워크피스를 회전시키는 모터의 부하 전류를 측정기로 측정하면서 행한다. 이 가공하는 공정에서는, MD값이 임계값 초과인 경우, 모터의 회전수를 바꾼다. 구체적으로는, MD값이 임계값 초과인 경우, 모터의 회전수를 제로로 한다. MD값은, 전술한 바와 같이, 현재 가공 중인 워크피스에 있어서 특정한 가공 범위를 가공 중에 측정기로 취득된 부하 전류에 기초한 제1 파라미터 내지 제7 파라미터를 이용하여 구한다.

모터의 회전이 정지하였다면, 손상된 공구가 새로운 공구로 교환된다. 새로운 공구로 교환되었다면, MD값이 임계값 초과가 될 때까지, 다음 워크피스의 가공이 반복된다. 한편, MD값이 임계값 이하인 경우, 모터의 회전수는 바꾸지 않는다. 그 경우, 다음 워크피스는, 그 직전의 워크피스의 회전수와 동일한 회전수로 한 상태에서, 직전의 워크피스를 가공한 공구에 의해 가공된다. 그리고, MD값이 임계값 초과가 될 때까지, 다음 워크피스의 가공이 반복된다.

본 실시형태의 가공물의 제조 방법은, 가공 시스템(1)과 동일하게, MD값이 임계값 초과인 경우, 즉 불량품이 생산된 경우, 즉시 모터의 회전수를 제로로 할 수 있기 때문에, 불량품의 생산을 억제할 수 있다.

《변형예 1》

변형예 1의 가공 시스템은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가공의 종류가 전삭 가공인 점이, 전술한 실시형태의 가공 시스템(1)과 상위하다. 그 외의 구성은, 실시형태의 가공 시스템(1)과 동일하다. 이하의 설명은 상위점을 중심으로 행한다. 동일한 구성에 설명은 생략한다. 이 점은, 후술하는 변형예 2에서도 동일하다. 전삭 가공은, 예컨대, 밀링 가공이다. 제1 공구(21)는, 도시를 생략하는 제1 모터에 의해 자전된다. 본 예의 제1 공구(21)는, 엔드밀이다. 제1 공구(21)는, 구동 기구에 의해, 도 6에 상하 방향 및 좌우 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이, 전진, 후퇴, 및 수평 이동한다. 이 가공 시스템에 있어서도, 제1 공구(21)를 회전시키는 제1 모터의 부하 전류에 기초한 MD값이 임계값 초과인 경우에 제1 모터의 회전을 정지시키면 좋다.

《변형예 2》

변형예 2의 가공 시스템(1)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 공작 기계가 대향 2축 선반인 점이, 전술한 실시형태의 가공 시스템(1)과 상위하다.

대향 2축 선반은, 제1 주축(101)과 제2 주축(102)이 서로 마주보고 있는 선반이다. 본 예에서는, 제1 주축(101)의 회전축과 제2 주축(102)의 회전축이 서로 어긋나 있다. 본 예에서는, 제1 공구(21) 및 제2 공구(22)는, 워크피스(10)의 다른 범위에 서로 동일한 마무리 가공한다.

본 예에서는, 이송기는, 워크피스(10)를 대향 2축 선반의 외부로부터 제1 척(111)에의 이송과, 제1 척(111)으로부터 제2 척(112)에의 이송과, 제2 척(112)으로부터 대향 2축 선반의 외부에의 이송을 행한다.

워크피스(10)의 가공의 흐름은, 다음과 같다. 워크피스(10)는, 이송기에 의해 대향 2축 선반의 외부로부터 제1 척(111)에 이송되어 유지된다. 제1 척(111)에 워크피스(10)가 유지되면, 제1 주축(101)이 모터(3)에 의해 회전한다. 이 회전에 의해, 제1 척(111)에 유지된 워크피스(10)는 회전한다. 회전하는 워크피스(10)와 제1 공구(21)가 근접하고, 그 워크피스(10)의 제1 오목부(10b)가 제1 공구(21)에 의해 가공된다. 제1 오목부(10b)는, 실시형태 1에서 설명한 오목부(10a)와 동일하다.

제1 공구(21)에 의해 가공된 워크피스(10)는, 이송기에 의해 제1 척(111)으로부터 제거된다. 제거된 워크피스(10)는, 이송기에 의해 제2 척(112)에 이송되어 유지된다. 그 후, 전술한 워크피스(10)의 제1 오목부(10b)의 가공과 동일하게 하여, 제2 척(112)에 유지된 워크피스(10)의 제2 오목부(10c)가 제2 공구(22)에 의해 가공된다. 제2 오목부(10c)는, 워크피스(10)에 있어서의 제1 오목부(10b)와는 반대에 있는 오목부이다. 제2 오목부(10c)는, 제1 오목부(10b)와 동일하다. 제2 공구(22)에 의해 가공된 워크피스(10)는, 이송기에 의해 제2 척(112)으로부터 제거되어 대향 2축 선반의 외부에 이송된다.

제1 공구(21)에 의해 가공된 워크피스(10)가 이송기에 의해 제1 척(111)으로부터 제거되고 나서 제2 공구(22)에 의해 가공되기까지의 동안에, 다음 워크피스(10)가 이송기에 의해 제1 척(111)에 이송되어 유지된다. 그리고, 제1 척(111)에 유지된 워크피스(10)의 가공과 제2 척(112)에 유지된 워크피스(10)의 가공이, 실질적으로 동시에 행해진다. 이들을 반복함으로써, 복수의 워크피스(10)를 순차 가공한다.

이 가공 시스템(1)에 있어서도, 제1 공구(21)를 회전시키는 제1 모터(31)의 부하 전류에 기초한 MD값이 임계값 초과인 경우에 제1 모터(31)의 회전을 정지시키면 좋다.

《시작예》

다음과 같이 하여 임계값을 구하였다. 손상되지 않은 정상인 공구로 워크피스를 가공하여 복수의 양품을 제작하였다. 여기서는, 양품의 수는 800개 이상 850개 미만으로 하였다. 각 워크피스의 특정한 가공 범위를 가공 중에 모터의 부하 전류를 측정기로 취득하였다. 특정한 가공 범위는, 전술한 코너부를 구성하는 범위로 하였다. 단위 공간을 작성하는 데 있어서, 상기 부하 전류에 기초한 31개의 파라미터를 선택하였다.

제1 파라미터는, 상기 부하 전류를 고속 푸리에 변환한 값의 실효값이다.

제2 파라미터는, 상기 부하 전류를 고속 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값이다.

제3 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼에 있어서의 파고율이다. 파고율이란, 상기 피크의 진폭값과 상기 실효값의 비(상기 피크의 진폭값/상기 실효값)이다.

제4 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제5 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 10 ㎐ 이상 15 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제6 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 15 ㎐ 이상 20 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제7 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 22 ㎐ 이상 24 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제8 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 25 ㎐ 이상 27 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제9 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 28 ㎐ 이상 30 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제10 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 31 ㎐ 이상 33 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제11 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 34 ㎐ 이상 36 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제12 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 37 ㎐ 이상 39 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제13 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 40 ㎐ 이상 42 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제14 파라미터는, 상기 푸리에 스펙트럼의 79 ㎐ 이상 93 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이다.

제15 파라미터는, 상기 부하 전류의 최대값이다.

제16 파라미터는, 상기 부하 전류의 최소값이다.

제17 파라미터는, 상기 부하 전류의 실효값이다.

제18 파라미터는, 상기 부하 전류의 왜도이다. 왜도란, 부하 전류의 히스토그램의 좌우 대칭성을 나타내는 지표이고, 부하 전류의 히스토그램이 정규 분포에 대하여 어느 정도 치우쳐 있는지를 나타내는 값이다.

제19 파라미터는, 상기 부하 전류의 첨도이다. 첨도란, 부하 전류의 히스토그램의 산의 뾰족한 정도, 스커트의 확장 정도를 나타내는 지표이고, 부하 전류의 히스토그램이 정규 분포에 대하여 어느 정도 뾰족한지 나타내는 값이다.

제20 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 1이다.

제21 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 2이다.

제22 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 3이다.

제23 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 4이다.

제24 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 5이다.

제25 파라미터는, 상기 부하 전류의 존재량 6이다.

제26 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 1이다.

제27 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 2이다.

제28 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 3이다.

제29 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 4이다.

제30 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 5이다.

제31 파라미터는, 상기 부하 전류의 변화량 6이다.

상기 존재량이란, 특정한 가공 범위를 가공하고 있는 시간 내에 부하 전류가 어떤 값을 상회하는 데이터 점수이다. 예컨대, 부하 전류가 7.2 A, 7.4 A, 7.6 A, 7.4 A, 7.2 A와 같이 추이하고, 어떤 값이 7.5 A인 경우, 데이터 점수는 1점이다. 데이터 점수란, 1 워크피스당의 데이터의 총수이다. 예컨대 도 3에 있어서, 만약 특정한 가공 범위를 가공하고 있는 시간이 그래프의 좌단부터 우단까지의 시간이라고 한다. 어떤 값이 전류값(a3)인 경우, 데이터 점수는 15점이다. 어떤 값이 전류값(a4)인 경우, 데이터 점수는 4점이다. 상기 존재량 1이란, 부하 전류가 7.5 A를 상회한 데이터 점수이다. 상기 존재량 2란, 부하 전류가 8 A를 상회한 데이터 점수이다. 상기 존재량 3이란, 부하 전류가 8.5 A를 상회한 데이터 점수이다. 상기 존재량 4란, 부하 전류가 9.0 A를 상회한 데이터 점수이다. 상기 존재량 5란, 부하 전류가 9.5 A를 상회한 데이터 점수이다. 상기 존재량 6이란, 부하 전류가 10 A를 상회한 워크피스의 수이다. 즉, 상기 존재량 1에는, 상기 존재량 2부터 상기 존재량 6이 포함된다. 동일하게, 상기 존재량 2에는, 상기 존재량 3부터 상기 존재량 6이 포함된다. 상기 존재량 3에는, 상기 존재량 4부터 상기 존재량 6이 포함된다. 상기 존재량 5에는, 상기 존재량 6이 포함된다.

상기 변화량이란, 특정한 가공 범위를 가공하고 있는 시간 내에 부하 전류가 있는 값을 걸친 횟수이다. 예컨대, 부하 전류가 7.5 A 미만으로부터 7.5 A 초과로 추이한 횟수, 및 7.5 A 초과로부터 7.5 A 미만으로 추이한 횟수를 각각 1회로 계산한다. 즉, 전술한 바와 같이 부하 전류가 7.2 A, 7.4 A, 7.6 A, 7.4 A, 7.2 A와 같이 추이하여 부하 전류가 7.5 A를 상회한 데이터 점수가 1점인 경우, 부하 전류 7.5 A를 걸친 횟수는 2회이다. 예컨대 도 3에 있어서, 만약 특정한 가공 범위를 가공하고 있는 시간이 그래프의 좌단부터 우단까지의 시간이라고 한다. 어떤 값이 전류값(a3)인 경우, 걸친 횟수는 30회이다. 어떤 값이 전류값(a4)인 경우, 걸친 횟수는 8회이다. 상기 변화량 1이란, 부하 전류가 7.5 A를 걸친 횟수이다. 상기 변화량 2란, 부하 전류가 8 A를 걸친 횟수이다. 상기 변화량 3이란, 부하 전류가 8.5 A를 걸친 횟수이다. 상기 변화량 4란, 부하 전류가 9 A를 걸친 횟수이다. 상기 변화량 5란, 부하 전류가 9.5 A를 걸친 횟수이다. 상기 변화량 6이란, 부하 전류가 10 A를 걸친 횟수이다.

31개의 파라미터를 이용하여 MT법에 있어서의 단위 공간을 작성하였다. 작성한 단위 공간을 이용하여, 각 양품의 MD값을 구하였다. 그리고, 양품의 MD값의 카이 제곱 분포의 평방근을 구하였다. 카이 제곱 분포의 확률은, 0.999999로 하였다. 카이 제곱 분포의 자유도는, 30이다. 이 확률 및 자유도로부터 구한 카이 제곱 분포의 평방근은, 9.1이었다. 이 값은, 소수점 둘째자리를 반올림한 값이다. 이 값을 임계값으로 하였다.

하나의 공구로 850개 이상 900개 미만의 워크피스를 순서대로 가공하여 가공물을 제작하였다. 이들 가공물에는, 양품과 불량품이 포함된다. 상기 31개의 파라미터를 이용하여 각 가공물의 MD값을 구하였다. MD값이 임계값 이하를 만족시키는 가공물과 임계값 초과를 만족시키는 가공물로 나누었다. 그 결과, MD값이 임계값 이하를 만족시키는 가공물 중에 불량품이 발견되었다. 또한, MD값이 임계값 초과를 만족시키는 가공물 중에 양품이 발견되었다.

그래서, 31개의 파라미터로부터 파라미터의 선정, 단위 공간의 작성, 임계값의 설정, 선정된 파라미터를 이용한 MD값의 재계산, 임계값을 기준으로 가공물의 층별을 반복하였다.

구체적으로는, 파라미터의 수를 14개로 하였다. 14개의 파라미터는, 상기 제1 파라미터, 상기 제2 파라미터, 상기 제4 파라미터, 상기 제5 파라미터, 상기 제7 파라미터, 상기 제9 파라미터, 상기 제10 파라미터, 상기 제15 파라미터, 상기 제17 파라미터, 상기 제20 파라미터, 상기 제21 파라미터, 상기 제22 파라미터, 상기 제25 파라미터, 및 상기 제30 파라미터이다. 14개의 파라미터를 이용하여, 단위 공간의 작성, 임계값의 설정, 임계값을 기준으로 가공물을 층별하였다. 카이 제곱 분포의 확률은, 0.999999로 하였다. 카이 제곱 분포의 자유도는, 13이다. 이 확률 및 자유도로부터 구한 카이 제곱 분포의 평방근은, 7.3이었다. 이 값은, 소수점 둘째자리를 반올림한 값이다. 이 값을 임계값으로 하였다. 이 임계값을 기준으로 층별하여도, 31개의 파라미터를 이용한 경우와 동일하게, 임계값으로 양품과 불량품을 정확하게 층별할 수 없었다.

또한, 파라미터의 수를 7개로 하였다. 7개의 파라미터는, 상기 제1 파라미터, 상기 제2 파라미터, 상기 제4 파라미터, 상기 제9 파라미터, 상기 제10 파라미터, 상기 제15 파라미터, 및 상기 제17 파라미터로 하였다. 7개의 파라미터를 이용하여, 단위 공간의 작성, 임계값의 설정, 임계값을 기준으로 가공물을 층별하였다. 카이 제곱 분포의 확률은, 0.999999로 하였다. 카이 제곱 분포의 자유도는, 6이다. 이 확률 및 자유도로부터 구한 카이 제곱 분포의 평방근은, 6.2였다. 이 값은, 소수점 둘째자리를 반올림한 값이다. 이 값을 임계값으로 하였다. 이 임계값을 기준으로 층별한 바, MD값이 임계값 이하를 만족시키는 가공물은 전부 양품이고, MD값이 임계값 초과를 만족시키는 가공물은 전부 불량품인 것을 알았다. 즉, MD값이 임계값 이하를 만족시키는 불량품도, MD값이 임계값 초과를 만족시키는 양품도 발견되지 않았다.

본 발명은 이들 예시에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 예컨대, 상기 가공 시스템 및 가공물의 제조 방법은, 그루빙 가공을 행하는 경우에도 적합하게 이용할 수 있다.

1 가공 시스템
2 공구, 21 제1 공구, 22 제2 공구
3 모터, 31 제1 모터, 32 제2 모터
4 측정기, 41 제1 측정기, 42 제2 측정기
5 제어기, 51 기억부, 52 연산부
10 워크피스
10a 오목부, 10b 제1 오목부, 10c 제2 오목부
11 벽면, 12 저면, 13 코너부
100 주축, 101 제1 주축, 102 제2 주축
110 척, 111 제1 척, 112 제2 척

Claims

가공 시스템에 있어서,
워크피스를 가공하는 공구와,
상기 공구 또는 상기 워크피스를 회전시키는 모터와,
상기 모터를 제어하는 제어기와,
상기 모터의 부하 전류를 취득하는 측정기를 구비하고,
상기 제어기는, 마할라노비스(Mahalanobis) 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고,
상기 마할라노비스 거리는, 상기 워크피스에 있어서의 특정한 가공 범위에서 상기 측정기로 취득된 상기 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용하여 구한 값이고,
상기 부하 전류에 기초한 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 상기 부하 전류의 측정값을 포함하는 것인, 가공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터는,
상기 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값과,
상기 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값과,
상기 피크의 진폭의 무게 중심과,
상기 푸리에 스펙트럼의 특정한 주파수 범위에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심을 포함하는 것인, 가공 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부하 전류의 측정값은,
상기 부하 전류의 최대값과,
상기 부하 전류의 실효값을 포함하는 것인, 가공 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부하 전류에 기초한 파라미터의 수는 제1 파라미터 내지 제7 파라미터의 7개이고,
상기 제1 파라미터 내지 상기 제5 파라미터는 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터이고,
상기 제6 파라미터 및 상기 제7 파라미터는 상기 부하 전류의 측정값인 것인, 가공 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 파라미터는 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 값의 실효값이고,
상기 제2 파라미터는 상기 부하 전류를 푸리에 변환한 푸리에 스펙트럼에 있어서의 피크의 진폭값이고,
상기 제3 파라미터는 상기 피크의 진폭의 무게 중심이고,
상기 제4 파라미터는 상기 푸리에 스펙트럼의 28 ㎐ 이상 30 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이고,
상기 제5 파라미터는 상기 푸리에 스펙트럼의 31 ㎐ 이상 33 ㎐ 이하에 있어서의 피크의 진폭의 무게 중심이고,
상기 제6 파라미터는 상기 부하 전류의 최대값이고,
상기 제7 파라미터는 상기 부하 전류의 실효값인 것인, 가공 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 특정한 가공 범위는 상기 공구에 의한 가공 조건이 변화하는 개소를 포함하는 범위인 것인, 가공 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가공 시스템은 다축 선반을 갖고,
상기 공구는 상기 다축 선반에 구비되는 선삭 공구인 것인, 가공 시스템.
가공물의 제조 방법에 있어서,
공구 또는 워크피스를 모터로 회전시키고, 또한 상기 모터의 부하 전류를 측정기로 측정하면서, 상기 공구로 상기 워크피스를 가공하는 공정을 포함하고,
상기 가공하는 공정은, 마할라노비스 거리가 임계값 초과인 경우, 상기 모터의 회전수를 바꾸고,
상기 마할라노비스 거리는, 상기 워크피스에 있어서의 특정한 가공 범위에서 상기 측정기로 취득된 상기 부하 전류에 기초한 파라미터를 이용하여 구한 값이고,
상기 부하 전류에 기초한 파라미터는, 상기 부하 전류를 푸리에 변환하여 얻어진 파라미터와 상기 부하 전류의 측정값을 포함하는 것인, 가공물의 제조 방법.